MILJØ DNA FRA EN MIKROBIOLOG S SYNSPUNKT

Transkript

1 MILJØ DNA FRA EN MIKROBIOLOG S SYNSPUNKT Lars Hestbjerg Hansen, Head of section DCE 1

2 I dag: Hvad er e-dnas rolle generelt og i mikrobiologien? Hvad kan vi gøre? Hvordan gør vi? Spørgsmål & hvad kan man efter min mening ikke gøre? DCE 2

3 Hvad er e-dna? Environmental DNA (edna) defined here as: genetic material obtained directly from environmental samples (soil, sediment, water, etc.) without any obvious signs of biological source material. Th Thomsen & Willerslev Biological Conservation, Vol., March 2015, Pages 4-18 DCE 3

4 Hvad er e-dna? DNA er ikke særligt holbart i naturen. Th DCE 4

5 Hvad er e-dna? Men alt hvad der bevæger sig gennem naturen efterlader celler. Th DCE 5

6 Hvad er e-dna? Det gælder alt levende fra store dyr til insekter som her fra jord og så helt til bakterier, svampe og vira. Th DCE 6

7 Hvad kan vi gøre? Hvorfor er NGS der papers fremtid per year for edna? What species are present? What are they doing right now? 5min 15min 35min

8 Hvad kan vi gøre? Mekanismer bag og potentiale for bioremediering af xenobiotika på molekylært niveau (sekventering, qpcr) Diversitet af alle mikroorganismer, som bakterier, svampe, protister, vira ved sekventering. Diversitet i mikroorganismers funktion transcriptomics ved sekventering. Vand, Jord, sandfilter, plante og dyre mikrobiomer. Detektion af specifikke mikroorganismer typisk ved qpcr Human-, Plante- og Fiskepatogener (fx E.coli, men også skimmelsvampe osv). Produktionsorganisme detektion i f.eks vandmiljøer allergene partikler i luften og vand (fx svampesporer og alger). 8

9 Vand miljø Hvordan gør vi? DCE 9

10 Jord Miljøet Hvordan gør vi? DCE 10

11 Luften Hvordan gør vi? DCE 11

12 Hvordan gør vi? Shotgun sekventering Amplicon sekventering Metabarcoding DCE 12

13 Hvordan gør vi? -sekventering DCE 13

14 Funktioner & påvisning fra gener lacz koder for et enzym der spalter laktose repa- koder for et enzym der sørger for plasmid replication gyra koder for et enzym der sørger for for DNA struktur 16S rrna genet et genetisk fingeraftryk til at identifisere bakterie arter DNA 16S sequence: sequences lacz Protein Fingerprint sequence: comparison LacZ Function AAAUUGAAGAGUUUGAUCAUGGCUCAGAUU GAACGCUGGCGGCAGGCCUAACACAUGCAA GUCGAACGGUAACAGGAAGCAGCUUGCUGCU UCGCUGACGAGUGGCGGACGGGUGAGUAAUG UCUGGGAAGCUGCCUGAUGGAGGGGGAUA ATGACCATGATTACGGATTCACT GGCCGTCGTTTTACAACGTCGT GACTGGGAAAACCCTGGCGTTA CCCAACTTAATCGCCTTGCAGC ACATCCCCCTTTCGCCAGCTGG CGTAATAGCGAAGAGGCCCGCA GTGGAATAGCCTTCCGAAAGGAAGATTAA CC. AGAGTTTGATCCTGGCTCAGGATGAACGCTGGC GGCGTGCTTAACACATGCAAGTCGAGCGATGAA GTTTCCTTCGGGAAACGGATTAGCGGCGGACG GGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCTCATAGA E. coli MTMITDSLAVVLQRRDWEN PGVTQLNRLAAHPPFASW Clostridum RNSEEART.. perfringens Able to eat lactose Able to eat lactose Can kill humans

15 Bakteriers funktioner og resistens i forurenet jord? Hvilke antibiotika funktioneresistenser dominerer finder i forurenet vi påjord disse? DCE 15

16 Effekten af edna-analyse på små jorddyr og protister: MAmT: Mean Annual Temperature MAP: Mean Annual Precipitation LUI: Land Use Intensity Different colour shades within the same site represent different soil management treatments (darker colour: intensive, lighter: grassland) Protist samfund varierer mellem i forhold til miljøparametre (temp., ph, nedbør, LUI, soil type) Santos, S., et al., Winding, A. in prep DCE 16

17 Bakterie påvirkning fra stalde Antal bakterier som funktion af afstand i meter DCE

18 Occurrence and co-occurrence Black Vultures Turkey Vultures OTU s per bird total OTU s per bird total mbioinform

19 Vulture diets (Mammalian 16S PCR-illumina seq) Does DNA pass through the vulture gut? Leporidae Suidae Leporidae Suidae Compare face and gut prey DNA! Bovidae Canidae Bovidae Canidae Cervidae Cervidae Homo sapiens mbioinform 2016 Homo sapiens 19

20

21

22 Hvad kan man ikke? Analysere for alle arter Kvantificere noget som helst andet end bakterier Adskille visse arter Se om noget stadig lever i miljøet DCE 25